(57)【要約】【課題】  被帯電体の帯電状態を簡単に検知して、被帯電体を良好な帯電状態に保つことができる帯電制御装置を提供する。【解決手段】  ＡＣ＋ＤＣの電圧を感光体２に印加して、感光体２を帯電させる帯電ロール３と、帯電ロール３から感光体２に流れ込む電流を検知する電流検知部１１と、電流から所定周波数成分のレベルを抽出するレベル検出部１３と、所定周波数成分のレベルに応じて帯電ロール３に供給するＡＣ電圧を決定する制御部１４とを有する構成としている。従って、感光体２の帯電状態を簡単に検知して、感光体２の帯電状態をリアルタイムで良好に保つことができる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＡＣ電圧又はＡＣ電流と、ＤＣ電圧又はＤＣ電流とを被帯電体に印加して、該被帯電体を帯電させる帯電部材と、
前記帯電部材から前記被帯電体に流れ込む電流を検知する電流検知手段と、
前記電流から所定周波数成分のレベルを抽出するレベル検出手段と、
前記所定周波数成分のレベルに応じて前記帯電部材に供給する前記ＡＣ電圧又は前記ＡＣ電流を決定する制御手段と、
を有することを特徴とする帯電制御装置。
【請求項２】
前記所定周波数成分は、前記ＡＣ電圧又は前記ＡＣ電流の周波数の倍数であることを特徴とする請求項１記載の帯電制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、複数の前記所定周波数成分から前記帯電部材に供給する前記ＡＣ電圧又は前記ＡＣ電流を決定することを特徴とする請求項１又は２記載の帯電制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、複数の前記所定周波数成分が減衰するときの前記ＡＣ電圧又は前記ＡＣ電流を前記帯電部材に供給する電流又は電圧とすることを特徴とする請求項３記載の帯電制御装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記帯電部材に供給する前記ＡＣ電圧又はＡＣ電流をステップ状に変化させ、得られる前記所定周波数成分のレベルによって前記帯電部材に供給する前記ＡＣ電圧又は前記ＡＣ電流を決定することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の帯電制御装置。
【請求項６】
前記被帯電体を除電する除電ランプを有し、
前記制御手段は、前記除電ランプをオン、オフして得られる前記所定周波数成分のレベル差から前記帯電部材に供給する前記ＡＣ電圧又は前記ＡＣ電流を決定することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の帯電制御装置。
【請求項７】
ＡＣ電圧又はＡＣ電流と、ＤＣ電圧又はＤＣ電流とを被帯電体に印加し、該被帯電体に流れ込む電流を検知するステップと、
前記電流から所定周波数成分のレベルを抽出するステップと、
前記所定周波数成分のレベルに応じて前記帯電部材に供給する前記ＡＣ電圧又は前記ＡＣ電流を調整するステップと、
を有することを特徴とする帯電制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電を帯電原理とする接触帯電方式で、ＡＣバイアスとＤＣバイアスとを印加して感光体を一様に帯電させる帯電制御装置及び帯電制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像形成装置に採用する帯電器として、コロナ放電を利用しないで、電圧を印加した帯電部材を感光体に接触させて感光体を帯電させる接触型の帯電器が多く用いられている。このような接触型の帯電器段は、従来用いられているコロナ帯電方式の帯電チャージャに比べて、オゾンの発生量が極めて少ない、印加電圧が低いため電源のコストが小さくなる、電気絶縁の設計が行いやすい等の利点を有している。
【０００３】
接触型の帯電器では、帯電部材にＤＣ電圧を印加して帯電させるものと、ＤＣにＡＣを重畳した電圧（以下、ＤＣ＋ＡＣ重畳電圧という）を印加して帯電させるものがある。この中でも、ＤＣ＋ＡＣ重畳電圧が帯電均一性に優れるため広く用いられている。
【０００４】
しかしながら、ＤＣ＋ＡＣ重畳電圧を印加する方式の場合、ＡＣ電圧が大きすぎると感光体の磨耗に影響がでる。逆に小さすぎると、帯電の均一性が保てなくなり、プリントしたときにむらができる。そのため、ＡＣ電圧を画質欠損の生じない必要最低限の最適値に設定する必要がある。
【０００５】
ＡＣ電圧を最適値に設定する方法は、種々の方法があるが、特許文献１では、電源から印加される電圧により帯電ローラに流れる電流を検知する電流検出回路と、繰り返し波形を発生する繰り返し波形発生回路と、電流検出回路により検出された図１（ａ）に示す電流と、繰り返し波形発生回路により生成された図１（ｂ）に示す繰り返し信号波形を演算する演算回路とを有している。演算回路で図１（ａ）に示す波形と図１（ｂ）に示す波形との差を取ることで放電電流を検出している。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−７２６３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図１に示す検出電流波形では、ピーク電流の位置は、感光体と帯電部材との間で形成される容量に流れる電流のピークであるが、放電電流がさらに大きくなると、放電電流の位置がピーク電流の位置となる。このため、電流検出回路により検出された電流波形のピークと、繰り返し波形発生回路により生成された繰り返し信号波形のピークとを一致させようとした場合、合わせる場所が異なる結果、波形の差から放電電流を求めることができない。
【０００８】
また帯電部材に印加される電圧波形は、帯電が目的であるので正確な正弦波である必要はなく、実際ひずみの大きな波形が使用されている。帯電部材は一種の容量負荷であり、流れる電流は電圧の微分波形となるためさらにひずみは大きくなる。このため理想的な正弦波と比較しても放電電流を分離することはできない。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、被帯電体の帯電状態を簡単に検知して、被帯電体を良好な帯電状態に保つことができる帯電制御装置及び帯電制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
かかる目的を達成するために本発明の帯電制御装置は、ＡＣ電圧又はＡＣ電流と、ＤＣ電圧又はＤＣ電流とを被帯電体に印加して、該被帯電体を帯電させる帯電部材と、前記帯電部材から前記被帯電体に流れ込む電流を検知する電流検知手段と、前記電流から所定周波数成分のレベルを抽出するレベル検出手段と、前記所定周波数成分のレベルに応じて前記帯電部材に供給する前記ＡＣ電圧又は前記ＡＣ電流を決定する制御手段と、を有する構成としている。このように本発明は、被帯電体に流れ込む電流の所定周波数成分のレベルから被帯電体の帯電状態を判定している。従って、被帯電体の帯電状態を簡単に検知して、被帯電体の帯電状態をリアルタイムで良好に保つことができる。
【００１１】
上記帯電制御装置において、前記所定周波数成分は、前記ＡＣ電圧又は前記ＡＣ電流の周波数の倍数であるとよい。
【００１２】
上記帯電制御装置において、前記制御手段は、複数の前記所定周波数成分から前記帯電部材に供給する前記ＡＣ電圧又は前記ＡＣ電流を決定するとよい。
【００１３】
上記帯電制御装置において、前記制御手段は、複数の前記所定周波数成分が減衰するときの前記ＡＣ電圧又はＡＣ電流の平均値を前記帯電部材に供給する電流又は電圧とするとよい。
【００１４】
上記帯電制御装置において、前記制御手段は、前記帯電部材に供給する前記ＡＣ電圧又はＡＣ電流をステップ状に変化させ、得られる前記所定周波数成分のレベルによって前記帯電部材に供給する前記ＡＣ電圧を決定するとよい。
【００１５】
本発明の記帯電制御装置において、前記被帯電体を除電する除電ランプを有し、前記制御手段は、前記除電ランプをオン、オフして得られる前記所定周波数成分のレベル差から前記帯電部材に供給する前記ＡＣ電圧又は前記ＡＣ電流を決定するとよい。
【００１６】
本発明の帯電制御方法は、ＡＣ電圧又はＡＣ電流と、ＤＣ電圧又はＤＣ電流とを被帯電体に印加し、該被帯電体に流れ込む電流を検知するステップと、前記電流から所定周波数成分のレベルを抽出するステップと、前記所定周波数成分のレベルに応じて前記帯電部材に供給する前記ＡＣ電圧又は前記ＡＣ電流を調整するステップと、を有している。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、被帯電体の帯電状態を簡単に検知して、被帯電体を良好な帯電状態に保つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例を説明する。
【実施例１】
【００１９】
まず、図２を参照しながら本発明の帯電制御装置を搭載した画像形成装置１の構成を説明する。像担持体としての感光体２は、円筒状ＯＰＣ感光体であり、紙面に垂直方向の中心軸線を中心に矢示の時計方向に所定のプロセススピード（周速度）で回転駆動される。
【００２０】
感光体２の周囲には、帯電部材としての帯電ロール３が接触するように配置されている。この帯電ロール３は感光体２の回転に従動して回転し、また電源部１０からＡＣ電圧にＤＣ電圧を重畳した電圧が印加され、回転する感光体２の周面が所定の極性・電位に一様に帯電（本例では負帯電）される。
【００２１】
次いで回転感光体２の帯電処理面に、露光器４から出力される、画像変調されたレーザビームが照射（走査露光）され、露光部分の電位が減衰して静電潜像が形成される。
【００２２】
感光体２の回転にともなって該潜像が現像器５に対向する現像部位に到来すると、現像器５から負帯電されたトナーが供給されて反転現像によってトナー像が形成される。
【００２３】
感光体２の回転方向に見て現像器５の下流側には導電性の転写ロール６が感光体２に圧接配置してあって、感光体２と転写ロール６とのニップ部が転写部位を形成している。
【００２４】
感光体２の表面に形成されたトナー像が感光体２の回転につれて上記転写部位に到達すると、これとタイミングをあわせて、用紙が転写位置に供給され、これとともに所定の電圧が転写ロール６に印加されて、トナー像が感光体２の表面から用紙に転写される。
【００２５】
転写位置でトナー像の転写を受けた用紙は定着器７へ搬送されてトナー像の定着を受け機外へ排出される。
【００２６】
一方、感光体２の表面に残った転写残りトナーはクリーニングブレード８によってかき落されることで、感光体２はその表面が清掃されて、次の画像形成に備える。さらに、除電ランプ９によって、感光体２表面の電位は除電される。
【００２７】
さらに本実施例は、帯電ロール３に電源を供給する電源部１０と、電源部１０から帯電ロール３に流れ込む電流を検知する電流検知部１１と、検知された電流を所定周波数成分に分解する周波数分解部１２と、分解された周波数成分のレベルを検出するレベル検出部１３と、検出された各周波数成分のレベルに応じて電源部１０を制御し、帯電ロール３に印加するＡＣ電圧を調整する制御部１４とを有している。すなわち、制御部１４は、レベル検出部１３の検出結果によってフィードバック制御を行う。また、周波数分解部１２には、バンドパスフィルターを使用するか、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）を適用することができる。
【００２８】
上記構成を備える本実施例は、電源部１０から帯電ロール３に流れる電流を検知して周波数分解し、その値より求まる最適な帯電制御ポイントに制御するものである。
【００２９】
本発明者による実験によって、白点など画質欠陥が生じる飽和領域近辺では、図３に丸で囲んだ領域のように放電が不安定なことが観察され、この結果観察される放電電流波形には高次成分が多く含まれていることが判った。また、飽和領域を越えて一定量大きな電圧または電流で駆動した場合、図４に示すように放電は安定となり高次成分の比率が減少することが判った。
【００３０】
最近は安い１チップマイコンでもＦＦＴなど周波数解析が容易にできるようになっており、単にこの放電電流をＦＦＴで周波数に変換するのはやさしい。このため、従来のように電気的な測定の観点から正確に放電電流を測るよりも、高次成分の比率をもとにして帯電ロール３への電圧または電流を制御すれば異常放電を生じない領域、すなわち画質欠陥を生じない領域で帯電が可能になる。
【００３１】
図５に帯電ロール３に印加する電圧を０.８，１.０，１．２,１.４ｋＶと変更していった時の検知電流を示す。図５に示すように感光体２の表面電位が飽和する付近では、丸で囲んだ部分のように放電が起こって電流が歪むことが判る。また、この放電部分では、基本の周波数成分に対し高次の周波数成分が含まれていることも判った。
【００３２】
図６には、検知電流を周波数分解したものを示す。印加する電圧を０.１から１.８ｋＶに０．１ｋＶ単位で変更していった時の周波数ごとのレベルを示す。図７は、印加する電圧を０．１〜１．８ｋＶと変更していった時の、１次〜１０次の周波数成分の大きさをデジベルで表示したものである。なお、１次とは、帯電ロール３に印加したＡＣ電圧の周波数と同じ周波数成分を表し、２次は印加したＡＣ電圧の周波数の２倍の周波数成分、３次は印加したＡＣ電圧の周波数の３倍の周波数成分、・・・となる。
【００３３】
今回実験で使用した感光体ではＡＣ電圧が１.６ＫＶｐｐを超えたところで白点など画質欠陥が生じなくなる。図６を参照すると明らかなように、感光体２の表面電位が飽和する付近では、検出される電流の５次〜１０次の成分が減衰することが判る。また図７に示すように印加するＡＣ電圧が１.６ＫＶｐｐ付近となると、５次〜１０次の周波数成分が減衰していることが判る。
【００３４】
制御部１４は、印加するＡＣ電圧が感光体の表面電位が飽和する点を超えると、５次〜１０次の周波数成分が減衰するという性質を利用して、帯電ロール３に印加する電圧を決定する。決定方法には種々の方法がある。例えば、５〜１０次の高次の周波数のレベルが所定の値になるように制御してもよいし、５〜１０次の高次の周波数のレベルがピークになるように制御してもよい。また、制御に使用する周波数成分は、例えば、５次、６次、７次といった１つの周波数であってもよいし、また５次〜１０次のうちの複数の周波数レベルを用いて印加ＡＣ電圧を制御することもできる。例えば、５次、６次、７次の３つの周波数成分を使用する場合には、これらの値がピークとなるときのＡＣ電圧の平均値を求め、求めた平均値を帯電ロール３に印加する。
【００３５】
また、除電ランプ９をオンした時と、オフした時とで放電電流の値が大きく変化するので、オンしたときとオフしたときとのレベルの差を求めて制御するものであってもよい。例えば、５次の周波数成分に着目し、除電ランプ９をオンした時とオフした時の５次の周波数成分のレベル差が最大となるときのＡＣ電圧を検出して帯電ロール３に印加する。
【００３６】
次に図８に示すフローチャートを参照しながら本実施例の動作手順を説明する。
制御部１４は、ＡＣ電圧にＤＣ電圧を重畳した電圧を帯電ロール３によって感光体２に印加させる（ステップＳ１）。このとき最初に印加するＡＣ電圧の振幅は、感光体２の表面電位が飽和するであろうと予測される電圧よりも小さい値に設定する。そして、ステップ状にＡＣ電圧の値を増やしていく。このとき得られる電流を電流検知部１１で測定する。
【００３７】
電流検知部１１で得られた電流は、周波数分解部１２で所定周波数成分ごとに分解される。本実施例では、帯電ロール３に印加するＡＣ電圧の周波数の整数倍の周波数成分が抽出される。分解された周波数成分ごとの周波数レベルはレベル検出部１３で検出される（ステップＳ２）。制御部１４は、分解された周波数成分ごとのレベルから演算し、帯電ロール３に印加するＡＣ電圧の振幅を決定する。演算の方法は、上述したように、例えば、５次、７次、９次の３つの周波数成分を使用する場合には、これらの値がピークとなるときのＡＣ電圧の平均値を求め、求めた平均値を帯電ロール３に印加する（ステップＳ３）。制御部１４は、この制御を所定時間ごとに繰り返し行う（ステップＳ４）。
【００３８】
帯電状態は放電電流で決まり、それにより画質、感光体の磨耗が決まるので放電電流を適正に制御することが重要である。帯電電流の殆どは容量性の電流で放電によって流れる電流は全体のうちわずかで分離が難しい。そこで、本実施例では所定の周波数成分だけを抽出し、帯域を調整して検出のＳ／Ｎ比をあげることができる。また検出値のピーク値で制御できることは目標値に一致させる制御に対し精度において非常に有利な方式となる。
【００３９】
なお、上述した実施例は本発明の好適な実施例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。例えば、上述した実施例では、ＡＣ＋ＤＣの電圧を帯電ロール３に印加しているが、帯電ロール３に流すＡＣ＋ＤＣの電流を制御することで、感光体２に印加するＡＣ電流を最適値に調整することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】従来の放電電流の検出方法を説明するための図である。
【図２】画像形成装置の構成を示す図である。
【図３】感光体の飽和領域付近で観測される電流と電圧の波形を示す図である。
【図４】感光体の飽和領域よりも大きな電圧又は電流で駆動した場合の電流と電圧の波形を示す図である。
【図５】帯電ロールに印加する電圧を変更していったときの検知電流の波形を示す図である。
【図６】印加ＡＣ電圧を変更していったときに検知される電流を周波数成分に分解した図である。
【図７】検知される電流の周波数成分を次数ごとにプロットした図である。
【図８】動作手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４１】
１  画像形成装置
２  感光体
３  帯電ロール
４  露光器
５  現像器
６  転写ロール
７  定着器
８  クリーニングブレード
９  除電ランプ
１０  電源部
１１  電流検知部
１２  周波数分解部
１３  レベル検出部
１４  制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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